电子直线加速器放射治疗机房辐射屏蔽计算实例探讨

摘 要：在电子直线加速器放射治疗机房环境影响评价中，机房辐射屏蔽计算是重点也是难点，目前有多种计算方法。本文根据GBZ/T201.2-2011，以医院实例进行计算，可为电子直线加速器放射治疗机房辐射屏蔽计算提供参考。

关键词：电子直线加速器；放射治疗机房；辐射屏蔽计算

1 电子加速器放射治疗机房辐射屏蔽设计参数

1.1 电子加速器参数

X射线能量：6/15MeV，电子线能量：4～22MeV，射线最大出射角28°，最大输出剂量率：1000cGy/min，最大照射野40cm×40cm，SSD=100cm。

1.2 机房构成和规格

主体规格：8.4×7.8×4.0（长×宽×高，m）；迷路内宽：2000mm；内入口宽：2200mm；外入口宽：1800 mm。

1.3 屏蔽材料

墙体和顶盖采用混凝土材料，密度不小于2.35g/cm3，防护门采用铅板和含硼聚乙烯材料。

1.4 屏蔽设计方案

北墙：主屏蔽墙3200mm（宽度4400mm），副屏蔽墙2000mm；南墙：主屏蔽墙3200mm（宽度5000 mm），副屏蔽墙2000mm；西墙：侧墙1700mm；东墙：迷路墙1600mm，外墙1600mm；顶棚：主屏蔽墙3000mm（宽度5000mm），副屏蔽墙2000mm；防护门：16mmPb+140mm含硼聚乙烯（5%硼）。

1.5 计算依据 GBZ/T201.2-2011。

2 计算过程

2.1 关注点选取

该项目医用电子直线加速器机房设置在放疗中心首层，机房下方为土壤层，设置10个主要关注参考点。A点：南北侧主防护墙外30cm处，大楼外道路；B点：主防护墙外30cm；C点：西侧防护墙外30cm处，大楼外道路、后装机房；D点：南、北侧主防护墙副防护墙连接处外30cm，大楼外道路；E点：主防护墙副防护墙连接处外30cm；F：东侧迷路外墙外30cm处，加速器辅助机房；G点：加速器机房迷路入口处；H点：东侧迷路外墙外30cm处，控制室内；M点：顶盖主防护墙中点上方30cm处，放疗中心天台、风机机组；K点：顶盖主防护墙副防护墙连接处外30cm，放疗中心天台、风机机组。

2.2 主屏蔽区计算（关注点A、B、M）

有用线束所致屏蔽墙外剂量及厚度利用下列公式计算：

关注点达到剂量率参考控制水平Hc时，设计的屏蔽所需要的屏蔽透射因子B按式（4）计算，并按式（3）估算所需要的有效屏蔽厚度Xe，再按式（1）获得屏蔽厚度X（cm）。

计算结果：关注点A，核算厚度270cm，设计厚度320cm，可行；关注点B，核算厚度270cm，设计厚度320cm，可行；关注点M，核算厚度283cm，设计厚度300cm，可行。

2.3 泄漏辐射侧屏蔽墙（关注点C）

对于侧屏蔽墙考虑泄漏辐射屏蔽，预测模式类似主屏蔽区。计算结果：关注点C，核算厚度127cm，设计厚度170cm。

2.4 与主屏蔽区相连的次屏蔽区（关注点D、E、K）

关注点达到剂量率参考控制水平Hc时，设计的屏蔽所需要的屏蔽透射因子B按式（5）计算，然后按式（3）估算所需要的有效屏蔽厚度Xe（cm），再按式（1）转换为屏蔽厚度X（cm）。

计算结果：关注点D，核算厚度148cm，设计厚度200cm，可行；关注点E，核算厚度149cm，设计厚度200cm，可行；关注点K，核算厚度153cm，设计厚度200cm，可行。

2.5 迷路外墙（关注点H、F）

对于迷路外墙考虑泄漏辐射屏蔽，与侧屏蔽墙预测模式相同，其中各关注点按照垂直入射保守计算。核算结果：关注点H，辐射剂量率1.6×10-6μSv/h；关注点F，辐射剂量率0.09μSv/h。

2.6 迷路入口（关注点G）

入口门屏蔽设计时，通常使中子和中子俘获γ射线屏蔽后有相同的辐射剂量率，对于中子俘获γ射线，以铅屏蔽；对于中子，以含硼（5%）聚乙烯屏蔽，所需的屏蔽防护厚度Xγ和Xn如下式：

计算结果：核算厚度铅4mmPb，含硼聚乙烯91.4mm，设计厚度铅16mm，含硼聚乙烯160mm，可行。

3 结论

在电子直线加速器放射治疗机房环境影响评价中，机房辐射屏蔽计算是重点也是难点，目前有多种计算方法，本文根据GBZ/T201.2-2011，以医院实例进行计算，可为电子直线加速器放射治疗机房辐射屏蔽计算提供参考。